مغز تقاضای انرژی بالایی دارد و نسبت به کمبود اکسیژن حساس است. اما مغز به چه مقدار اکسیژن نیاز دارد؟ یک متخصص اعصاب در مونیخ برای اولین بار موفق شده در ارتباط مستقیم مصرف اکسیژن با فعالیت برخی از سلولهای عصبی به نتایج مطلوبی برسد.
مغز نسبت به جرم بدن خود به انرژی نامتناسبی نیاز دارد. این انرژی عمدتا توسط فرآیندهای متابولیک هوازی تولید می شود که مقادیر قابل توجهی اکسیژن مصرف می‌کنند. بنابراین، غلظت اکسیژن در مغز یک پارامتر مهم است که بر عملکرد سلولهای عصبی و سلولهای گلیال تأثیر می‌گذارد. با این حال، در مغز چه مقدار اکسیژن مصرف می‌شود و مغز به چه مقدار اکسیژن نیاز دارد؟ این ارتباط با فعالیت عصبی تا چه اندازه ناشناخته است.
اکنون متخصصان مغز و اعصاب LMU، هانس استراکا، سوزان ازگور و لارس کونز برای اولین بار موفق به اندازه‌گیری مستقیم این کار در مغز سالم و ارتباط آن با فعالیت سلول های عصبی شده اند. این دانشمندان نتایج خود را در ژورنال BMC Biology گزارش می‌دهند.
دانشمندان در یک مدل از حیوانات قورباغه پنجه‌ای Xenopus laevis از حسگرهای الکتروشیمیایی برای تعیین غلظت اکسیژن در مغز و یکی از بطن‌های مغز استفاده کردند. آنها توانستند به طور خاصی میزان اکسیژن موجود در مغز را کنترل کنند. همچنین فعالیت سلولهای عصبی را با کمک مواد دارویی مهار کنند.
بیشتر بخوانید:
دانشمندان با استفاده از نمونه سلولهای عصبی که حرکات چشم را کنترل می‌کنند، موفق شدند رابطه بین مصرف اکسیژن و فعالیت سلولهای عصبی را به طور مستقیم ثبت کنند. هانس استراکا می‌گوید:
ما دریافته‌ایم مغز در محیطی که اشباع شده از هوای طبیعی باشد، بی حس بوده و این بدان معنی است که هیچ اکسیژنی قابل اندازه گیری نیست.
بنابراین اکسیژن کامل بلافاصله توسط سلولها برای سنتز مواد غنی از انرژی مورد استفاده قرار گرفت. اگر بیش از دو برابر غلظت اکسیژن جو وجود داشته باشد، متابولیسم انرژی اشباع شده و اکسیژن به وفور در مغز وجود دارد. استراکا می‌گوید:
ما همچنین توانستیم نشان دهیم که در طول عملکرد طبیعی تنها حدود 50٪ از اکسیژن برای فعالیت سلول های عصبی استفاده می‌شود. بنابراین 50 درصد دیگر برای سلول های گلیال و برای حفظ سرعت سوخت و ساز پایه سلولهای عصبی مورد نیاز است. با این حال، سلولهای عصبی با افزایش فعالیت، اکسیژن بیشتری مصرف می‌کنند.
برای درک بهتر چگونگی پردازش اطلاعات در مغز، آگاهی از رابطه بین در دسترس بودن اکسیژن و فعالیت مغز ضروری است. نتایج این دانشمندان بینش اولیه‌ای را در این مورد ارائه می‌دهد. و مبنای مهمی برای بررسی‌های بیشتر تعادل انرژی مغز در آزمایش‌های بعدی و اندازه‌گیری میزان مصرف اکسیژن برای عملکردهای مختلف سلولهای عصبی است. همچنین این موضوع می تواند از نظر پزشکی نیز به یکدیگر مرتبط باشد. برای درک بهتر پیامدهای کمبود اکسیژن در مغز یا تفسیر بهتر اطلاعات مربوط به فعالیت مغز، از طریق تصویر برداری میتوانیم انها را مشاهده کنیم.
